Энергетическая установка работает следующим образом

В исходном состоянии все агрегаты бездействуют и отключены от источника электропитания. Емкости 4, 5 и 6 высокого давления соответственно заполнены активной средой газовых квантовых генераторов, например аргоном с присадкой паров химических элементов, водородом и сухим очищенным воздухом, емкость 8 заполнена водой, блок 114 аккумуляторных батарей подзаряжен до номинального значения.

По управляющим сигналам из станции 12 управления открывается приводной вентиль 21 емкости 5 высокого давления и по трубопроводу 2 газообразный водород подается в сосуд 23 среднего давления турбогенератора 1, подача которого контролируется по манометру, затем открываются приводные вентили 15 и 16 и из емкости 4 высокого давления по трубопроводам 13 и 14 подается активная среда аргон в ротор 35 турбогенератора 1 и в электрогазодинамическую турбину 3, контроль подачи которой осуществляется по растущему давлению в полости 88 электрогазодинамической турбины 3 и в разрядной камере 40 ротора 35 турбогенератора 1. После этого открывается вентиль 24 и открывается регулятор 9 подачи воды в светогидравлическую турбину 2. Регулятор 9 отключает приводной вентиль 24 после заполнения турбины 2 до заданного уровня, при этом клапаны 71 закрываются под действием гидравлического давления.

В соответствии с алгоритмом управления открываются приводные вентили 18 и 19 для подачи газообразного водорода и сухого очищенного воздуха в регулятор 7 соотношения водород-воздух, при этом последний в соответствии с уставкой задатчика соотношения водорода и сухого очищенного воздуха нагнетает заданный объем смеси газов в электрогазодинамическую турбину 3, предварительно по его управляющим сигналам открывается приводной вентиль 20, а после завершения нагнетания смеси газов вентиль закрывается.

После осуществления вспомогательных и основных операций по управляющим сигналам из станции 12 управления через блок 112 станции управления включают обратимый электромашинный преобразователь 111, для чего подают электропитание на силовой контактор К_м. После срабатывания силового контактора К_м и подключения блока 114 аккумуляторных батарей к обратимому электромашинному преобразователю 111 вал последнего получает вращательное движение. Под воздействием вращающего момента обратимого электромашинного преобразователя 111 приводные барабаны 58 и 78 соответственно светогидравлической турбины 2 и электрогазодинамической турбины 3 и ротор 35 турбогенератора 1 приобретают некоторую угловую скорость вращения, при этом инерционный аккумулятор 56 энергии запасает механическую энергию вращения вала обратимого электромашинного преобразователя 111. После раскрутки указанных агрегатов энергетической установки обратимый электромашинный преобразователь 111 отключается от блока 114 аккумуляторных батарей.

Постоянный ток для возбуждения ротора 35 возникает с помощью выпрямителя 113, подключенного к обмотке статора 34 (фиг.9). В первый момент слабое поле остаточного магнетизма вращающего ротора 35 индуцирует в обмотке статора 34 незначительную переменную ЭДС. Выпрямитель 113 дает постоянный ток, который через блок 112 станции 12 управления усиливает поле ротора 35 и напряжение в статоре 34 турбогенератора 1 увеличивается. Напряжение от статора 34 подается к генератору 10 высоковольтных искровых электроимпульсов. Одновременно постоянный ток подводится через блок 112 станции 12 управления к электродвигателям 108 и 110 постоянного тока распределителя 11 высоковольтных искровых электроимпульсов, переменное напряжение к высоковольтному трансформатору 97 генератора 10 высоковольтных искровых электроимпульсов, на вторичных обмотках которого возникает высоковольтное переменное напряжение. Переменное напряжение выпрямляется выпрямителями 98 и 99 в постоянный ток высокого напряжения, заряжающий разрядные конденсаторы 102 и 103. Вследствие этого электродвигатели 108 и 110 постоянного тока приводятся во вращение, при этом они через кинематические связи приводят во вращение секции 107 и 109 распределителя 11 высоковольтных искровых электроимпульсов.

По управляющим сигналам станции 12 управления включается пусковой блок 104, который формирует управляющие импульсы для поджога искрового разрядника 100 с формирующим промежутком. При поджоге искрового разрядника 100 между основными электродами возникают искровые разряды. При этом разрядный конденсатор 102, создающий электроимпульсы высокого напряжения, разряжается. Разрядные токи конденсатора 102 текут через секцию 107 распределителя 11, контактные проводящие элементы электрических коллекторов 28 и 29 к кольцевым электроразрядникам 30 и 31 соответственно ротора 35 турбогенератора 1 и электрогазодинамической турбины 3 с заданной частотой повторения электроимпульсов. Между электродами кольцевых электроразрядников 30 и 31 в разрядных камерах 40 и 89 происходит пробой межэлектродных промежутков, при этом в газовой среде возникают кольцевые искровые разряды.

При высоковольтном разряде в кольцевом электроразряднике 30 возникают светящиеся стриммеры и давление, воздействующее на стенки разрядной камеры 40.

Свет, возникающий при высоковольтном разряде, воздействует через прозрачную трубку 47 на активное вещество 48 квантового генератора 46. Под действием светового импульса атомы активатора неодима Nd³⁺ возбуждаются и начинают излучать. Рожденный ими луч усиливается в резонаторе. Затем он проходит через стопу плоскопараллельных кварцевых пластин 50, прозрачное стекло 67 и попадает в полость 66 приводного барабана 58, выполненную в виде камеры поглощения жидкостью светового луча квантового генератора 46. Энергия (мощность) светового луча в моноимпульсном режиме велика и составляет 5000 Дж (5 х 10¹⁰) Вт). В камере 66 под воздействием светового луча возникает гидравлический ударный импульс (светогидравлический эффект).

Под действием гидравлического ударного импульса вода из приводного барабана 58 резко выбрасывается через радиальные сквозные отверстия 64 в направлении турбинных лопаток 63, так как последние расположены напротив радиальных сквозных отверстий 64. Струи воды, образовавшиеся в радиальных сквозных отверстиях 64, воздействуют на турбинные лопатки 63, вследствие чего приводной барабан 58 приобретает угловую скорость вращения. В полости 65 расположения турбинных лопаток 63 резко возрастает давление, под действием которого открываются клапаны 72 и вода перетекает из полости 65 расположения турбинных лопаток 63 в сосуд 70 высокого давления, а после поглощения кинетической энергии струй воды избыточная вода вновь протекает через верхние клапаны 71 сосуда 70 высокого давления в полость 66 приводного барабана 58.

Кроме того, световой луч квантового генератора имеет высокую температуру, под действием которой вода мгновенно испаряется. Образовавшаяся парогазовая смесь, расширяясь, усиливает действие гидравлического ударного импульса.

Давление газовой среды, возникшее при высоковольтном искровом разряде в кольцевом электроразряднике 30, через продольные сквозные направляющие окна 43, выполненные в корпусе 36, воздействует на профилированные впадины 45 и выступы 44 вспомогательного корпуса 39 ротора 35, вследствие чего ротор 35 турбогенератора 1 приобретает дополнительную угловую скорость вращения. Благодаря указанным воздействиям увеличивается частота вращения ротора 35 турбогенератора 1 и указанных турбин 2 и 3.

В кольцевом электроразряднике 31 возникают светящиеся стриммеры (каналы сильно ионизированного газа). Газы в стриммерах нагреваются до высоких температур, что приводит к окислению водорода кислородом из очищенного сухого воздуха, вследствие этого резко увеличивается давление газовой среды в разрядной камере 89, воздействующей через радиальные сквозные отверстия 87 на турбинные лопатки 86. Приводной барабан 78 с турбинными лопатками 86 приобретает дополнительное приращение скорости вращения, причем чем выше интенсивность высоковольтных искровых электроимпульсов в газовой среде, тем выше давление газовой среды в разрядной камере, вследствие чего увеличивается как скорость вращения ротора 35 турбогенератора 1, так и скорость вращения приводных барабанов 58 и 78 указанных турбин 2 и 3.

Под воздействием давления газовой среды в разрядной камере 89 открывается обратный клапан 69 с тарированным силовым элементом в светогидравлической турбине 2, при этом часть газовой среды перетекает из электрогазодинамической турбины 3 в полость 66 приводного барабана 58 светогидравлической турбины 2. Перетекание газовой среды тем меньше, чем на большее усилие рассчитан тарированный силовой элемент обратного клапана 69.

После заданной выдержки времени блок 105 запаздывания сигнала подает управляющий импульс в искровой разрядник 101. При поджоге искрового разрядника 101 между основными электродами возникают искровые разряды. Разрядные токи высокого напряжения текут через секцию 109 распределителя 11 высоковольтных искровых электроимпульсов к коаксиальным электроразрядникам 32 электрогазодинамической турбины 3. В каждом коаксиальном электроразряднике 32 возникают мощные стриммеры, направленные от положительного электрода к отрицательному электроду, вследствие этого в полости 88 расположения турбинных лопаток 86 возникают мощные ударные волны, ускоряющие линейную скорость турбинных лопаток 86 относительно полуосей 79 и 80.

Под воздействием ударных волн газовая среда проникает через радиальные сквозные отверстия 87 в полость 89 приводного барабана 78, так как после искровых разрядов между кольцевыми электроразрядниками 31 в полости 89 возникает разрежение газовой среды, вследствие этого в полости 89 и в полости полуоси 79 нарастает давление газовой среды, воздействующей на обратный клапан 69, последний открывается и пропускает часть газовой среды из электрогазодинамической турбины 3 в светогидравлическую турбину 2, причем в данный момент избыточное давление воды в полости 66 приводного барабана 58 светогидравлической турбины 2 падает.